高效液相色谱日常故障分析与处理
原创大赛参赛作品
作者：千年一刻
引言
高效液相色谱（HPLC）是色谱法的一个重要分支，它以液体为流动相，采用高压泵将流动相（不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等）泵入装有固定相的色谱柱中，被分析样品在流动相与固定相之间通过不同的作用力以及作用力大小的细微差别，实现样品移动速度的细微差别，最终完成被分析样品的快速分离，该方法已成为化学、医药、食品、工业、农业、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术，具有非常广泛的应用。
高效液相色谱法是通过高效液相色谱仪来完成的，仪器的性能对实验结果有着重要的影响，保持仪器的稳定是保证每次实验结果具有重复性的保证。但是由于高效液相色谱仪设计复杂，在使用过程中难免会出现一些问题，影响实验。本文针对高效液相色谱仪日常中可能出现的一些故障做了分析与总结，并给出相应的参考意见与合适的解决方案。
1 易故障部件工作原理
高效液相色谱仪主要由溶剂系统、泵、进样器、色谱柱、检测器与数据处理系统组成（如下图1.1），仪器通过往复泵将溶剂（流动相）泵入整个仪器的管路，经过进样器时将被分析样品带入流动相中，然后快速进入色谱柱，经过色谱柱的分离后，各组分先后到达检测器，检测器采集的数据经计算机处理后得到我们最终看到的色谱图。
为了降低样品的扩散，提高柱效，一般仪器厂商都会将整个仪器的管路设计得比较细，但是太细的管过又容易出现堵塞，因此保证整个溶剂系统干净，没有固体杂质至关重要的，为此仪器生产商为仪器设计了几个过滤装置来保证溶剂中没有固体杂质进入仪器的核心。如下图1.2所示，其中的吸滤头与在线过滤器均是为了过滤固体杂质。
与此同时，为了保证流动相能够连续稳定、不间断的泵入系统，仪器生产商将每个泵都设计成由两个往复泵组成，一个泵抽溶剂时另一个泵刚好将溶剂均匀推入系统，但是整个过程要保证泵的密封性，不能让溶剂渗出，因此延展性与机械性都很好的柱塞密封圈至关重要。往复泵的工作原理与注射器很像，它先从一个方向将溶剂抽到泵腔里，柱塞杆再将溶剂从另一个出口推出去，但是这两个出口必须装上单向阀（只允许液体按一个方向流动），防止溶剂回流。
2 吸滤头
吸滤头作为整个液相流路的第一道关卡，它能将流动相中的杂质很好的阻挡在外面，防止堵塞管路。
材料：不锈钢或玻璃（如下图2.1）。
故障：堵塞。
表现：堵塞的吸滤头导致溶剂无法正常输入系统，管路内出现大量气泡，造成系统压力波动。
处理方法：将吸滤头拔下来，玻璃材质的用30%HNO3水溶液浸泡过夜，再用纯水与甲醇反复清洗，金属滤头则可以直接超声清洗。
3 在线过滤器
在线过滤器是接在泵与进样器之间的一个过滤装置，主要作用是过滤泵中柱塞杆与密封圈反复摩擦产生的固体碎屑。
材料：不锈钢或聚四氟乙烯（如下图3.1）。
故障：堵塞。
现象：系统压力波动大或压力偏高。
处理方法：超声波清洗或更换滤芯，不锈钢材质的可以用30%H3PO4水溶液超声清洗20分钟，纯水反复超声清洗至清洗后的水pH值呈中性，然后用甲醇超声清洗10分钟，聚四氟乙烯材质的建议直接更换。
4 单向阀
单向阀是一种溶剂只能沿进口流动，出口溶剂却无法回流的装置，它保证了流动相可以只沿一个方向均匀稳定的流动。
材料：机械宝石球或电磁阀（如下图4.1）。
故障：宝石球或塑料垫片受污导致密封不好或者电磁体内起密封作用的透明膜片会老化，产生微小的裂缝，泵工作时流动相在压力作用下渗漏到电磁阀体内。
表现：系统压力有规律的波动，且波动范围大。
处理方法：宝石球单向阀先放在超纯水中超声10分钟，再放在甲醇中超声10分钟或更换；电磁单向阀更换透明膜片或更换整个电磁阀体。
5 柱塞密封圈
材质：聚四氟乙烯（如下图5.1）。
故障：磨损，密封性变差，流动相渗入泵腔引起泵的故障。
表现：在线过滤器容易堵塞，更换周期变短。
处理方法：更换密封圈
总结
液相色谱日常容易出现的故障主要就是压力高、压力低或压力波动，遇到问题时千万不要慌张，首先确认故障的真实性，即问题至少发生两次以上，如果问题不重复，很难证实其确实为问题。
发现问题时先从简单的因素入手，采用排除法，一次只变化一个因素，保持其他因素不变，确认所变因素与问题之间的关联，再采取相应的措施解决问题。平时养成记录的好习惯，一个完整的好记录是成功地进行故障排除的关键。
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